特許第6321322号(P6321322)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6321322耐熱スチレン系樹脂組成物、押出シート及び成形品
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6321322
(24)【登録日】2018年4月13日
(45)【発行日】2018年5月9日
(54)【発明の名称】耐熱スチレン系樹脂組成物、押出シート及び成形品
(51)【国際特許分類】
   C08L 25/08 20060101AFI20180423BHJP
   C08F 212/08 20060101ALI20180423BHJP
   C08J 9/12 20060101ALI20180423BHJP
   C08K 5/05 20060101ALI20180423BHJP
   C08L 33/12 20060101ALI20180423BHJP
   C08L 51/04 20060101ALI20180423BHJP
   C08L 53/00 20060101ALI20180423BHJP
【FI】
   C08L25/08
   C08F212/08
   C08J9/12CET
   C08K5/05
   C08L33/12
   C08L51/04
   C08L53/00
【請求項の数】10
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2013-42047(P2013-42047)
(22)【出願日】2013年3月4日
(65)【公開番号】特開2014-169391(P2014-169391A)
(43)【公開日】2014年9月18日
【審査請求日】2015年11月27日
【審判番号】不服2017-6976(P2017-6976/J1)
【審判請求日】2017年5月15日
(73)【特許権者】
【識別番号】500199479
【氏名又は名称】PSジャパン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100077517
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 敬
(74)【代理人】
【識別番号】100087413
【弁理士】
【氏名又は名称】古賀 哲次
(74)【代理人】
【識別番号】100108903
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 和広
(74)【代理人】
【識別番号】100142387
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 都子
(74)【代理人】
【識別番号】100135895
【弁理士】
【氏名又は名称】三間 俊介
(72)【発明者】
【氏名】川崎 敏晴
(72)【発明者】
【氏名】浅沼 慶尚
(72)【発明者】
【氏名】奥村 仁
【合議体】
【審判長】 岡崎 美穂
【審判官】 佐久 敬
【審判官】 橋本 栄和
(56)【参考文献】
【文献】 特開2005−247887(JP,A)
【文献】 特開平1−188537(JP,A)
【文献】 特開平11−293073(JP,A)
【文献】 特開2000−072942(JP,A)
【文献】 特開平2−058548(JP,A)
【文献】 特開昭61−163949(JP,A)
【文献】 特開2007−191695(JP,A)
【文献】 特開2012−207201(JP,A)
【文献】 特開2006−273877(JP,A)
【文献】 特開平7−316419(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 1/00-101/14
C08K 3/00-13/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体である共重合樹脂(a)、ゴム変性スチレン系樹脂(d)、並びに、ブタジエン単量体単位からなるゴム状粒子にメタクリル酸メチル単量体単位とスチレン単量体単位とを主成分とする共重合体がグラフトしてなるMBS樹脂(b)、及びマレイン化スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体である共重合樹脂(c)の一方又は両方、を含有する耐熱スチレン系樹脂組成物であって、
前記共重合樹脂(a)、前記MBS樹脂(b)及び前記共重合樹脂(c)の合計質量100質量%に対して、前記共重合樹脂(a)の含有量が85〜99質量%であり、且つ前記MBS樹脂(b)及び前記共重合樹脂(c)の合計含有量が1〜15質量%であり、
前記共重合樹脂(a)が、スチレン単量体単位、メタクリル酸単量体単位、及びメタクリル酸メチル単量体単位の合計含有量を100質量%としたときに、スチレン単量体単位を7194質量%含有し、且つメタクリル酸単量体単位を14質量%含有し、且つメタクリル酸メチル単量体単位を0〜15質量%含有し、
前記共重合樹脂(a)の重量平均分子量が140,000〜250,000であり、
前記ゴム変性スチレン系樹脂(d)の含有量が、前記耐熱スチレン系樹脂組成物の全質量100質量%に対して3〜30質量%の量であり、
前記ゴム変性スチレン系樹脂(d)中のゴム含有量が7〜15質量%であり、
前記ゴム変性スチレン系樹脂(d)がゴム粒子径0.5〜5.0μmを有し、
前記耐熱スチレン系樹脂組成物のビカット軟化温度が106℃以上である、耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項2】
前記耐熱スチレン系樹脂組成物の全質量に対して、スチレン二量体及びスチレン三量体の残存量の合計が0.6質量%以下であり、且つスチレン単量体の残存量が700ppm以下である、請求項1に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項3】
前記MBS樹脂(b)中のブタジエン単量体単位含有量が50質量%以上であり、且つ前記MBS樹脂(b)におけるメタクリル酸メチルとスチレンとの質量組成比が30/70〜70/30である、請求項1又は2に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項4】
前記共重合樹脂(c)中のスチレン単量体単位含有量が10〜50質量%である、請求項1〜のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項5】
前記ゴム変性スチレン系樹脂(d)のトルエン不溶分の膨潤指数が8.0〜14.0であり、且つ前記トルエン不溶分中のゴム含有量に対する前記トルエン不溶分の質量比(トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量)が1.5〜4.0である、請求項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項6】
メタクリル酸メチル単量体単位とアクリル酸ブチル単量体単位との共重合体である、重量平均分子量が1,000,000以上の共重合樹脂(e)を、前記耐熱スチレン系樹脂組成物の全質量100質量%に対して3.0質量%以下の量で更に含有する、請求項1〜のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項7】
凝固点が−10℃以下であり、且つ炭素数が14以上である脂肪族第1級アルコールを、前記耐熱スチレン系樹脂組成物中の前記脂肪族第1級アルコール以外の成分の合計100質量部に対して0.02〜1.0質量部の量で更に含有する、請求項1〜のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
【請求項8】
請求項1〜のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された非発泡押出シート。
【請求項9】
請求項1〜のいずれか1項に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された発泡押出シート。
【請求項10】
請求項に記載の非発泡押出シート又は請求項に記載の発泡押出シートを用いて形成された成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、耐熱性、機械的強度、外観、及び成形性に優れた耐熱スチレン系樹脂組成物、並びに該耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された非発泡及び発泡の押出しシート及び成形品に関する。
【背景技術】
【0002】
スチレン−メタクリル酸系樹脂は、耐熱性に優れ、且つ比較的安価なことから、弁当、惣菜等の食品容器、包装材料、住宅の断熱材用の発泡ボード、拡散剤を入れた液晶テレビの拡散板等に広く用いられている。近年、コンビニエンスストアー等の業務用に使用する電子レンジの普及、及び電子レンジの使用時間の短縮のため、より高出力(短時間で、より高温になり易い)の機器が使用されている。このために、より耐熱性が高く、成形性に優れた樹脂が望まれている。また、弁当、惣菜等の食品容器では意匠性に伴う形状の複雑化、及び内容物の増加による容器の大型化などの理由から、従来製品に比し、脆性等の機械的強度を改良した樹脂が望まれている。
【0003】
一般に、スチレン−メタクリル酸系樹脂において、より耐熱性の高い樹脂を得るためにはメタクリル酸の含量を増やすことが必要である。この場合、メタクリル酸に起因するゲル化物が発生し易くなり、シート表面に外観不良が見られる場合がある。この現象は、非発泡シート押出時に、水分及び低分子の残留揮発分を除去するために押出機ベントから真空で脱揮する場合に特に見られる。また、メタクリル酸の増量は、同時に機械的強度の低下にもつながる。スチレン−メタクリル酸樹脂の製造方法に関しては、下記特許文献1には、重合原料液に2−エチル−ヘキシルアルコールを添加する方法が記載されており、そして下記特許文献2には、重合原料液にオクチルアルコールを添加する方法が記載されている。
【0004】
また、スチレン−メタクリル酸系樹脂において、脆性等の機械的強度を改良する目的で、ゴム質成分を含むスチレン系樹脂を添加する方法が実施されているが、機械的強度の改良が不十分である。例えば、下記特許文献3には、ゴム質成分を含むスチレン系共重合体として耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)を添加して成る耐熱発泡シートが、記載されている。また、下記特許文献4、5には、ゴム質成分としてハイインパクトスチレンを添加した電子レンジ調理用容器成形用積層発泡シート及び耐熱スチレン系樹脂組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平09−87332号公報
【特許文献2】特開2006−282962号公報
【特許文献3】特開平02−58548号公報
【特許文献4】特開昭63−264335号公報
【特許文献5】特開2012−207201号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、前記した従来技術のスチレン−メタクリル酸系樹脂の製造方法では、ゲル化抑制効果が十分に発揮されず、また得られた樹脂の機械的強度も充分ではない。したがって、よりゲル化し難く、耐熱性、機械的強度、外観、及び成形性に優れた樹脂組成物を用いて形成された非発泡又は発泡の成形品が求められている。
【0007】
かかる状況の下、本発明が解決しようとする課題は、耐熱性、機械的強度、外観、及び成形性に優れた耐熱スチレン系樹脂組成物、並びに該耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された非発泡及び発泡の押出しシート及び成形品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記問題点に鑑み、鋭意研究し、実験を重ねた結果、従来のスチレン−メタクリル酸、更にはスチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチルの特定組成の共重合樹脂と、補強剤として特定の樹脂、すなわちブタジエン単量体単位からなるゴム状粒子にメタクリル酸メチル単量体単位とスチレン単量体単位とを主成分とする共重合体がグラフトしてなるMBS樹脂(b)及び/又はマレイン化スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体である共重合樹脂(c)とを、特定の比率で混合した樹脂を用いて、特定の耐熱性を有する耐熱スチレン系樹脂組成物が得られること、そして、場合により、さらに該樹脂組成物中の残留スチレン単量体、スチレン二量体及びスチレン三量体の濃度を特定範囲にすることにより、従来技術の樹脂では達成することができなかった機械的強度及び外観を有する耐熱スチレン系樹脂組成物が得られること、更に、該耐熱スチレン系樹脂組成物から優れた非発泡及び発泡の成形品が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の通りのものである。
【0009】
[1] スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体である共重合樹脂(a)、ゴム変性スチレン系樹脂(d)、並びに、ブタジエン単量体単位からなるゴム状粒子にメタクリル酸メチル単量体単位とスチレン単量体単位とを主成分とする共重合体がグラフトしてなるMBS樹脂(b)、及びマレイン化スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体である共重合樹脂(c)の一方又は両方、を含有する耐熱スチレン系樹脂組成物であって、
前記共重合樹脂(a)、前記MBS樹脂(b)及び前記共重合樹脂(c)の合計質量100質量%に対して、前記共重合樹脂(a)の含有量が85〜99質量%であり、且つ前記MBS樹脂(b)及び前記共重合樹脂(c)の合計含有量が1〜15質量%であり、
前記共重合樹脂(a)が、スチレン単量体単位、メタクリル酸単量体単位、及びメタクリル酸メチル単量体単位の合計含有量を100質量%としたときに、スチレン単量体単位を7194質量%含有し、且つメタクリル酸単量体単位を14質量%含有し、且つメタクリル酸メチル単量体単位を0〜15質量%含有し、
前記共重合樹脂(a)の重量平均分子量が140,000〜250,000であり、
前記ゴム変性スチレン系樹脂(d)の含有量が、前記耐熱スチレン系樹脂組成物の全質量100質量%に対して3〜30質量%の量であり、
前記ゴム変性スチレン系樹脂(d)中のゴム含有量が7〜15質量%であり、
前記ゴム変性スチレン系樹脂(d)がゴム粒子径0.5〜5.0μmを有し、
前記耐熱スチレン系樹脂組成物のビカット軟化温度が106℃以上である、耐熱スチレン系樹脂組成物。
[2] 前記耐熱スチレン系樹脂組成物の全質量に対して、スチレン二量体及びスチレン三量体の残存量の合計が0.6質量%以下であり、且つスチレン単量体の残存量が700ppm以下である、上記[1]に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
] 前記MBS樹脂(b)中のブタジエン単量体単位含有量が50質量%以上であり、且つ前記MBS樹脂(b)におけるメタクリル酸メチルとスチレンとの質量組成比が30/70〜70/30である、上記[1]又は[2]に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
] 前記共重合樹脂(c)中のスチレン単量体単位含有量が10〜50質量%である、上記[1]〜[]のいずれかに記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
] 前記ゴム変性スチレン系樹脂(d)のトルエン不溶分の膨潤指数が8.0〜14.0であり、且つ前記トルエン不溶分中のゴム含有量に対する前記トルエン不溶分の質量比(トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量)が1.5〜4.0である、上記[]に記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
] メタクリル酸メチル単量体単位とアクリル酸ブチル単量体単位との共重合体である、重量平均分子量が1,000,000以上の共重合樹脂(e)を、前記耐熱スチレン系樹脂組成物の全質量100質量%に対して3.0質量%以下の量で更に含有する、上記[1]〜[]のいずれかに記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
] 凝固点が−10℃以下であり、且つ炭素数が14以上である脂肪族第1級アルコールを、前記耐熱スチレン系樹脂組成物中の前記脂肪族第1級アルコール以外の成分の合計100質量部に対して0.02〜1.0質量部の量で更に含有する、上記[1]〜[]のいずれかに記載の耐熱スチレン系樹脂組成物。
] 上記[1]〜[]のいずれかに記載の耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された非発泡押出シート。
] 上記[1]〜[]のいずれかに記載の耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された発泡押出シート。
10] 上記[]に記載の非発泡押出シート又は上記[]に記載の発泡押出シートを用いて形成された成形品。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、耐熱性、機械的強度、外観、及び成形性に優れた耐熱スチレン系樹脂組成物、並びに該耐熱スチレン系樹脂組成物を用いて形成された非発泡及び発泡の押出しシート及び成形品を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を詳細に説明する。
[耐熱スチレン系樹脂組成物]
本発明の耐熱スチレン系樹脂組成物は、スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体である共重合樹脂(a)、並びに、ブタジエン単量体単位からなるゴム状粒子にメタクリル酸メチル単量体単位とスチレン単量体単位とを主成分とする共重合体がグラフトしてなるMBS樹脂(b)、及びマレイン化スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体である共重合樹脂(c)の一方又は両方、を含有する耐熱スチレン系樹脂組成物であって、該共重合樹脂(a)、該MBS樹脂(b)及び該共重合樹脂(c)の合計質量100質量%に対して、該共重合樹脂(a)の含有量が85〜99質量%であり、且つ該MBS樹脂(b)及び該共重合樹脂(c)の合計含有量が1〜15質量%であり、共重合樹脂(a)が、スチレン単量体単位、メタクリル酸単量体単位、及びメタクリル酸メチル単量体単位の合計含有量を100質量%としたときに、スチレン単量体単位を69〜96質量%含有し、且つメタクリル酸単量体単位を4〜16質量%含有し、且つメタクリル酸メチル単量体単位を0〜15質量%含有し、該耐熱スチレン系樹脂組成物のビカット軟化温度が106℃以上である、耐熱スチレン系樹脂組成物(以下、単に「本発明の樹脂組成物」ということもある)である。
【0012】
<共重合樹脂(a)>
スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体である共重合樹脂(a)の含有量は、共重合樹脂(a)、MBS樹脂(b)及び共重合樹脂(c)の合計質量100質量%に対して、85〜99質量%であり、好ましくは87〜98質量%、より好ましくは89〜97質量%である。この含有量が85質量%未満では、MBS樹脂(b)及び/又は共重合樹脂(c)の使用量が増加し、発泡成形時のガス抜けなどで発泡が難しくなり、得られる発泡体の物性が低下する傾向がある。また得られる成形品の剛性が低下する傾向、及びシートなどの外観が低下する傾向がある。一方99質量%を超えると、MBS樹脂(b)及び/又は共重合樹脂(c)の使用量が減少し機械的強度の向上効果が十分得られない。
【0013】
上記共重合樹脂(a)においては、スチレン単量体単位、メタクリル酸単量体単位、及びメタクリル酸メチル単量体単位の合計含有量を100質量%としたときに、スチレン単量体単位の含有量は69〜96質量%であり、好ましくは74〜92質量%、より好ましくは77〜88質量%の範囲である。この含有量が69質量%未満では、樹脂の流動性が低下し、一方、96質量%を超えると、後述のメタクリル酸単量体単位及び任意にメタクリル酸メチル単量体単位を所望量存在させることができないため、これらの単量体単位による後述の効果を得ることができない。
【0014】
本発明の樹脂組成物においては、メタクリル酸単量体単位は耐熱性を向上させる役割を果たす。共重合樹脂(a)のスチレン単量体単位、メタクリル酸単量体単位、及びメタクリル酸メチル単量体単位の合計含有量を100質量%としたときに、メタクリル酸単量体単位の含有量は4〜16質量%であり、好ましくは6〜14質量%、より好ましくは9〜13質量%の範囲である。この含有量が4質量%未満では耐熱性向上の効果が不十分であり、一方、16質量%を超える場合は、樹脂中のゲル化物が増加し、外観不良となり、また樹脂の流動性の低下と機械的物性の低下とを招来するため好ましくない。
【0015】
一般に、スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合樹脂を含むスチレン−メタクリル酸系樹脂は、工業的規模ではほとんどの場合、ラジカル重合で生産されているが、前述の特許文献1及び2に記載されているように、脱揮工程のゲル化反応を抑制するために、種々のアルコールを重合系中に添加して重合を行なう場合がある。
【0016】
本発明の樹脂組成物の製造においては、メタクリル酸メチルは、メタクリル酸との分子間相互作用でメタクリル酸の脱水反応を抑制するために、及び樹脂の機械的強度を向上させるために用いられる。更には、メタクリル酸メチルの添加は、耐候性、表面硬度等の樹脂特性の向上にも寄与する。
【0017】
スチレン単量体単位、メタクリル酸単量体単位、及びメタクリル酸メチル単量体単位の合計含有量を100質量%としたときに、メタクリル酸メチル単量体単位の含有量は0〜15質量%であり、好ましくは2〜12質量%、より好ましくは3〜10質量%の範囲である。この含有量が15質量%を超える場合には樹脂の流動性が低下し、且つ吸水性が増加する傾向があり好ましくない。
【0018】
なお、メタクリル酸とメタクリル酸メチルとが隣り合わせで結合した場合、高温、高真空の脱揮装置を用いると、条件によっては脱メタノール反応が起こり、六員環酸無水物が形成される場合がある。本発明に係る共重合樹脂(a)は、この六員環酸無水物を含んでいてもよいが、流動性を低下させることから、より少ない方が好ましい。
【0019】
本発明に係る共重合樹脂(a)中の、スチレン単量体単位、メタクリル酸単量体単位及びメタクリル酸メチル単量体単位の含有量は、それぞれ、プロトン核磁気共鳴(1H−NMR)測定機で測定したスペクトルの積分比から求めることができる。
【0020】
共重合樹脂(a)は、スチレン単量体単位、メタクリル酸単量体単位及びメタクリル酸メチル単量体単位以外の単量体単位を、本発明の効果を損なわない範囲で更に含有することを排除しないが、典型的には、スチレン単量体単位、メタクリル酸単量体単位及びメタクリル酸メチル単量体単位からなる。
【0021】
本発明において、共重合樹脂(a)の重量平均分子量は100,000〜350,000であることが好ましく、より好ましくは120,000〜300,000、更に好ましくは140,000〜250,000である。重量平均分子量が100,000〜350,000である場合、機械的強度と流動性とのバランスにより優れる樹脂が得られ、またゲル物の混入も少ない。なお本開示で、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィを用い、標準ポリスチレン換算で得られる値である。
【0022】
共重合樹脂(a)の200℃でのメルトフローレートは、好ましくは0.3〜3.0、より好ましくは0.4〜2.5、更に好ましくは0.4〜2.0であることができる。上記メルトフローレートが0.3以上である場合、流動性の観点で好ましく、3.0以下である場合、樹脂の機械的強度の観点で好ましい。本開示で、メルトフローレートは、ISO 1133に準拠して、200℃、荷重49Nにて測定される値である。
【0023】
本発明に係る共重合樹脂(a)の重合方法については、特に制限はないが、ラジカル重合法として、塊状重合法又は溶液重合法を好ましく採用できる。重合方法は、主に、重合原料(単量体成分)を重合させる重合工程と、重合生成物から未反応モノマー、重合溶媒等の揮発分を除去する脱揮工程とから成る。以下、本発明に係る共重合樹脂(a)の重合方法について説明する。
【0024】
本発明に係る共重合樹脂(a)を得るために重合原料を重合させる際には、重合原料組成物中に、典型的には重合開始剤及び連鎖移動剤を含有させる。重合開始剤としては、有機過酸化物、例えば、2,2−ビス(t−ブチルペルオキシ)ブタン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、n−ブチル−4,4ービス(t−ブチルペルオキシ)バレレート等のペルオキシケタール類、ジ−t−ブチルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、ジクミルペルオキシド等のジアルキルペルオキシド類、アセチルペルオキシド、イソブチリルペルオキシド等のジアシルペルオキシド類、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート等のペルオキシジカーボネート類、t−ブチルペルオキシアセテート等のペルオキシエステル類、アセチルアセトンペルオキシド等のケトンペルオキシド類、t−ブチルヒドロペルオキシド等のヒドロペルオキシド類等を挙げることができる。分解速度と重合速度との観点から、なかでも、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサンが好ましい。
【0025】
連鎖移動剤としては、例えば、α−メチルスチレンリニアダイマー、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン等を挙げることができる。
【0026】
重合方法としては、必要に応じて、重合溶媒を用いた溶液重合を採用できる。用いられる重合溶媒としては、芳香族炭化水素類、例えば、エチルベンゼン、ジアルキルケトン類、例えば、メチルエチルケトン等が挙げられ、それぞれ、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。重合生成物の溶解性を低下させない範囲で、他の重合溶媒、例えば脂肪族炭化水素類等を、芳香族炭化水素類に更に混合することができる。これらの重合溶媒は、全単量体100質量部に対して、25質量部を超えない範囲で使用するのが好ましい。全単量体100質量部に対して重合溶媒が25質量部を超えると、重合速度が著しく低下し、且つ得られる樹脂の機械的強度の低下が大きくなる傾向がある。重合前に、全単量体100質量部に対して5〜20質量部の割合で添加しておく方が、品質が均一化し易く、重合温度制御の点でも好ましい。
【0027】
本発明に係る共重合樹脂(a)を得るための重合工程で用いる装置は、特に制限はなく、スチレン系樹脂の重合方法に従って適宜選択すればよい。例えば、塊状重合による場合には、完全混合型反応器を1基、又は複数基連結した重合装置を用いることができる。また脱揮工程についても特に制限はなく、塊状重合で行う場合、最終的に未反応モノマーが、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下になるまで重合を進め、かかる未反応モノマー等の揮発分を除去するために、既知の方法にて脱揮処理する。例えば、フラッシュドラム、二軸脱揮器、薄膜蒸発器、押出機等の通常の脱揮装置を用いることができるが、滞留部の少ない脱揮装置が好ましい。なお、脱揮処理の温度は、通常、190〜280℃程度であり、メタクリル酸とメタクリル酸メチルとの隣接による六員環酸無水物の形成を抑制する観点から、190〜260℃がより好ましい。また脱揮処理の圧力は、通常0.13〜4.0kPa程度であり、好ましくは0.13〜3.0kPaであり、より好ましくは0.13〜2.0kPaである。脱揮方法としては、例えば加熱下で減圧して揮発分を除去する方法、及び揮発分除去の目的に設計された押出機等を通して除去する方法が望ましい。
【0028】
<MBS樹脂(b)>
本発明の樹脂組成物において、ブタジエン単量体単位からなるゴム状粒子にメタクリル酸メチル単量体単位とスチレン単量体単位とを主成分とする共重合体がグラフトしてなるMBS樹脂(b)の含有量は、共重合樹脂(a)、MBS樹脂(b)及び共重合樹脂(c)の合計質量100質量%に対して、1〜15質量%であることが好ましく、より好ましくは2〜13質量%、更により好ましくは3〜11質量%である。ここで、ブタジエン単量体単位からなるゴム状粒子にグラフトする共重合体成分がメタクリル酸メチル単量体単位とスチレン単量体単位とを主成分とするとは、グラフトする共重合体の全単量体単位に対するメタクリル酸メチルとスチレンの合計の単量体単位の割合が、92質量%以上であることを意味し、この割合は、好ましくは94質量%以上、より好ましくは96質量%以上である。メタクリル酸メチルとスチレン以外の単量体単位としては、アクリル酸ブチル単量体等が挙げられる。アクリル酸ブチル単量体を含有する場合は、流動性を向上させ好ましいが、含有量が多すぎると耐熱性が低下する傾向が大きい。MBS樹脂(b)を使用することで機械的強度の向上に優れる樹脂組成物が得られるが、使用量が1質量未満では機械的強度の向上が低い傾向があり、一方15質量%を超える場合は、樹脂組成物中のブタジエン単量体単位含有量が多くなり、発泡成形時のガス抜けなどで発泡が難しくなり、得られる発泡体の物性が低下する傾向がある。また得られる成形品の剛性が低下する傾向、及びシートなどの外観が低下する傾向がある。
【0029】
MBS樹脂(b)中のゴム状粒子を形成するブタジエン単量体単位含有量は好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%、更により好ましくは65質量%以上である。ブタジエン単量体単位含有量が高いほど少ない添加量で機械的強度の向上が大きく、且つ耐熱性の低下が少なくて好ましい。一方、ブタジエン単量体単位含有量が高すぎるとメタクリル酸メチル単量体単位とスチレン単量体単位からなるグラフト共重合体の含有量が少なくなり、共重合樹脂(a)との相溶性が低下して、シート外観が低下する傾向にある。上記ブタジエン単量体単位含有量は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
【0030】
MBS樹脂(b)において、メタクリル酸メチル単量体単位のスチレン単量体単位に対する質量組成比は好ましくは30/70〜70/30の範囲、より好ましくは35/65〜65/35の範囲である。上記組成比が30/70〜70/30の範囲であると、共重合樹脂(a)との相溶性が良好となり機械的強度、シート外観の観点で有利である。
【0031】
<共重合樹脂(c)>
本発明の樹脂組成物において、マレイン化スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体からなる共重合樹脂(c)の含有量は、共重合樹脂(a)、MBS樹脂(b)及び共重合樹脂(c)の合計質量100質量%に対して、1〜15質量%であることが好ましく、より好ましくは2〜13質量%、更により好ましくは3〜11質量%である。共重合樹脂(c)を使用することで機械的強度の向上に優れる樹脂組成物が得られるが、使用量が1質量未満では機械的強度の向上が低い傾向があり、一方15質量%を超える場合は、発泡成形時のガス抜けなどで発泡が難しくなり、得られる発泡体の物性が低下する傾向がある。また得られる成形品の剛性が低下する傾向、及びシートなどの外観が低下する傾向がある。
【0032】
共重合樹脂(c)中のスチレン単量体単位含有量は好ましくは10〜50質量%、より好ましくは10〜40質量%、更に好ましくは15〜35質量%である。このスチレン単量体単位含有量は、共重合樹脂(a)との相溶性の観点から好ましくは10質量%以上であり、機械的強度の向上の観点から好ましくは50質量%以下である。
【0033】
本発明の樹脂組成物がMBS樹脂(b)及び共重合樹脂(c)の両者を含有する場合、各々の含有量は、合計で、共重合樹脂(a)、MBS樹脂(b)及び共重合樹脂(c)の合計質量100質量%に対して1〜15質量%であればよいが、好ましい含有量の例は、MBS樹脂(b)と共重合樹脂(c)の合計で2〜13質量%、より好ましい例は、3〜11質量%、である。
【0034】
<ゴム変性スチレン系樹脂(d)>
本発明におけるゴム変性スチレン系樹脂(d)は、スチレン系樹脂のマトリックス中にゴム状重合体の粒子を分散して、ゴム状重合体の存在下でスチレン系単量体を重合させることにより製造することができる。本発明の樹脂組成物において、ゴム変性スチレン系樹脂(d)は、共重合樹脂(a)とブレンドして用いることができる。
【0035】
スチレン系樹脂を構成するスチレン系単量体としては、スチレンの他に、α−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン、ο−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、イソブチルスチレン、及びt−ブチルスチレン又はブロモスチレン、クロロスチレン、及びインデンなどのスチレン誘導体が挙げられる。特に工業的観点からスチレンが好ましい。これらのスチレン系単量体は、一種又は二種以上使用することができる。スチレン系樹脂は上記のスチレン系単量体単位以外の単量体単位を本発明の効果を損なわない範囲で更に含有することを排除しないが、典型的にはスチレン系単量体単位からなる。
【0036】
上記ゴム状重合体としては、ポリブタジエン、ポリイソプレン、天然ゴム、ポリクロロプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体などを使用できるが、工業的観点から、ポリブタジエン及びスチレン−ブタジエン共重合体が好ましい。ポリブタジエンには、シス含有率の高いハイシスポリブタジエン及びシス含有率の低いローシスポリブタジエンの双方を用いることができる。また、スチレン−ブタジエン共重合体の構造としては、ランダム構造及びブロック構造の双方を用いることができる。これらのゴム状重合体は一種又は二種以上使用することができる。また、ブタジエン系ゴムを水素添加した飽和ゴムを使用することもできる。
【0037】
ゴム変性ポリスチレン系樹脂(d)の含有量は樹脂組成物全質量に対して30質量%以下であることが好ましく、より好ましくは27質量%以下、更により好ましくは25質量%以下である。樹脂組成物がゴム変性ポリスチレン系樹脂(d)を含有することで樹脂組成物の機械的強度を向上させることができるが、含有量が30質量%以下である場合、樹脂組成物のブタジエン単量体単位含有量が多くなり過ぎず、発泡成形時のガス抜けなどで発泡が難しくなることを防止でき、得られる発泡体の物性の低下を防止できる。一方、機械的強度向上の効果を良好に得る観点から、含有量は3質量%以上であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上である。
【0038】
ゴム変性ポリスチレン系樹脂(d)中のゴム含有量は、7〜15質量%が好ましく、より好ましくは9〜14質量%である。ゴム含有量が7質量%以上である場合、共重合樹脂(a)とのブレンドにおいて機械的強度が低下することを防止でき、ゴム変性ポリスチレン系樹脂(d)のブレンド比率を上げることで機械的強度が向上する一方で耐熱性は大きく低下しないため好ましい。一方ゴム含有量が15質量%以下である場合、ゴム変性ポリスチレン系樹脂(d)を製造する時に重合系の粘度が高くなり過ぎず、運転が難しくなることを防止できると共に、ゴム粒子径を容易に微細化できる。更には共重合樹脂(a)とゴム変性ポリスチレン系樹脂(d)とをブレンドする際、ゴム成分の分散不良などによる、機械的強度の低下又は製品の外観不良を防止できる。ゴム含有量は、実施例の項に記載する手順又はこれと同等であることが当業者に理解される方法で測定される。
【0039】
ゴム変性ポリスチレン系樹脂(d)中のゴム成分は、樹脂組成物中にゴム粒子として存在できる。この場合のゴム粒子径は好ましくは0.5〜5.0μm、より好ましくは0.7〜4.0μm、更に好ましくは1.0〜3.0μmである。ゴム粒子径が0.5μm以上である場合、樹脂組成物の機械的強度が良好である。また、ゴム粒子径が5.0μm以下である場合、樹脂組成物の外観が良好である。ゴム変性ポリスチレン系樹脂(d)はゴム状重合体の存在下で撹拌機付きの反応器内でスチレン系単量体を重合させて得られるが、ゴム粒子径は、撹拌機の回転数、用いるゴム状重合体の分子量などで調整することが出来る。本開示で、ゴム粒子径は透過型電子顕微鏡による断面観察画像から計測される値である。
【0040】
ゴム変性ポリスチレン系樹脂(d)の200℃でのメルトフローレートは、好ましくは0.5〜20.0、より好ましくは1.0〜18.0、更に好ましくは1.0〜16.0であることができる。上記メルトフローレートが0.5〜20.0の範囲であれば、共重合樹脂(a)及びMBS(b)との混合性が良く、また機械的強度も良好である。本開示で、メルトフローレートは、ISO 1133に準拠して、200℃、荷重49Nにて測定される値である。
【0041】
ゴム変性スチレン系樹脂(d)の製造方法は特に制限されるものではないが、ゴム状重合体の存在下、スチレン系単量体(及び溶媒)を重合する塊状重合(若しくは溶液重合)、又は反応途中で懸濁重合に移行する塊状−懸濁重合、又はゴム状重合体ラテックスの存在下、スチレン系単量体を重合する乳化グラフト重合にて製造することができる。塊状重合においては、ゴム状重合体、スチレン系単量体、並びに必要に応じて有機溶媒、有機過酸化物、及び/又は連鎖移動剤を添加した混合溶液を、完全混合型反応器又は槽型反応器と、複数の槽型反応器とを直列に連結し構成される重合装置に連続的に供給することにより製造することができる。
【0042】
本発明において、ゴム変性スチレン系樹脂(d)のトルエン不溶分の膨潤指数が8.0〜14.0であり、且つトルエン不溶分中のゴム含有量に対するトルエン不溶分の質量比(トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量)が1.5〜4.0であることが好ましい。この膨潤指数は、より好ましくは9.0〜13.0、更に好ましくは9.5〜12.5であり、トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量の比はより好ましくは2.0〜3.5、更に好ましくは2.5〜3.5である。ゴム変性スチレン系樹脂(d)のトルエン不溶分の膨潤指数が8.0〜14.0であり、且つトルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量の比が1.5〜4.0である場合、機械的強度に優れる樹脂が得られる。本開示で、トルエン不溶分の膨潤指数、及びトルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量の比は、それぞれ実施例の項で説明する手順又はこれと同等であることが当業者に理解されるような手順で測定される値である。
【0043】
<共重合樹脂(e)>
本発明の樹脂組成物は、メタクリル酸メチル単量体単位とアクリル酸ブチル単量体単位との共重合体である、重量平均分子量が1,000,000以上の共重合樹脂(e)を含有できる。本発明の樹脂組成物が共重合樹脂(e)を含有する場合、樹脂組成物の溶融張力が向上して延伸が掛かり、機械的強度が向上し、好ましい。共重合樹脂(e)の含有量は、樹脂組成物全質量に対して3.0質量%以下が好ましく、より好ましくは2.5質量%以下、更により好ましくは2.0質量%以下である。この含有量が3.0質量%以下の場合は溶融張力が向上しすぎず、二次成形時の成形性が低下しにくい。また、機械的強度向上の効果を良好に得る観点から、この含有量は0.3質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%以上である。共重合樹脂(e)はメタクリル酸メチル単量体単位及びアクリル酸ブチル単量体単位以外の単量体単位を、本発明の効果を損なわない範囲で更に含有することを排除しないが、典型的にはメタクリル酸メチル単量体単位とアクリル酸ブチル単量体単位とからなる。
【0044】
共重合樹脂(e)の重量平均分子量は好ましくは1,000,000以上、より好ましくは2,000,000以上、更に好ましくは3,000,000以上である。一方、流動性の観点から、共重合樹脂(e)の重量平均分子量は、好ましくは6,000,000以下、より好ましくは5,500,000以下、更に好ましくは5,000,000以下である。またメタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルの組成比は流動性の観点から好ましくは90/10〜65/35、より好ましくは85/15〜70/30の範囲である。
【0045】
本発明の樹脂組成物は、ビカット軟化温度が106℃以上、好ましくは108℃以上、より好ましくは110℃以上である。ビカット軟化温度が106℃以上であれば、沸騰水での浸漬や電子レンジの加熱でもシートや容器などの変形が小さく、良好である。また、本発明の樹脂組成物のビカット軟化温度は、130℃以下であることが好ましく、125℃以下であることがより好ましい。106℃以上のビカット軟化温度は、用いる共重合樹脂(a)のビカット軟化温度、用いるMBS樹脂(b)及び/又は共重合樹脂(c)のビカット軟化温度、並びにこれらの樹脂の混合比を調整することにより達成できる。
【0046】
共重合樹脂(a)とMBS樹脂(b)及び/又は共重合樹脂(c)、並びに、任意のゴム変性スチレン系樹脂(d)、及び/又は任意の共重合樹脂(e)の混合方法としては、特に限定しないが、押出機等で混合・ペレタイズした後、得られたペレットを用いて、シート押出若しくは発泡押出でシート若しくは発泡体を製造するか、又は直接シート押出機若しくは発泡押出機に共重合樹脂(a)、MBS樹脂(b)及び/又は共重合樹脂(c)、並びに任意のゴム変性スチレン系樹脂(d)、及び/又は任意の共重合樹脂(e)を所定の比率で送り込み、シート又は発泡体を直接製造する方法などが挙げられる。
【0047】
本発明の樹脂組成物の全質量を100質量%としたときに、スチレン二量体及びスチレン三量体の残存量の合計は0.6質量%以下が好ましく、より好ましくは0.5質量%以下である。スチレン二量体及びスチレン三量体の残存量の合計が0.6質量%以下であれば、例えば、射出成形においては、金型へのスチレンの二量体及びスチレン三量体の付着が大幅に低減され、これらスチレン二量体及びスチレン三量体の成形品への転写が大幅に低減され、外観不良が大幅に改善され、また、シート等の押出成形においては、ダイスに析出するスチレン二量体及びスチレン三量体の量が大幅に低減され、シートへの転写が大幅に低減され、外観不良が大幅に改善され、さらに金型及びダイス出口の清掃の必要性を低減できるため生産性も向上する。スチレン二量体及びスチレン三量体の残存量は、ガスクロマトグラフィーにより測定できる。
【0048】
本発明の樹脂組成物の全質量を100質量%としたときに、スチレン単量体の残存量は700ppm以下が好ましく、より好ましくは600ppm以下、更に好ましくは500ppm以下である。スチレン単量体の残存量が700ppm以下であれば、シート押出時のダイス出口周りの臭気が改善され、樹脂の色調も改良される。スチレン単量体の残存量はガスクロマトグラフィーにより測定できる。
【0049】
<脂肪族第1級アルコール>
本発明の樹脂組成物は、凝固点が−10℃以下であり、且つ炭素数が14以上である脂肪族第1級アルコールを、耐熱スチレン系樹脂組成物中の脂肪族第1級アルコール以外の成分の合計100質量部に対して、0.02〜1.0質量部添加してもよい。脂肪族第1級アルコールの配合は、前述の特許文献1又は2に記載されるようにメタクリル酸の脱水反応によるゲル化反応を抑制するために有効であり、特に共重合樹脂(a)製造時に脂肪族第1級アルコールを系中に添加することが望ましい。炭素数が14未満のアルコールは、共重合樹脂(a)製造時、シートの押出時等に、残留モノマー又は水分等の低揮発成分を除去する目的で高真空にした場合、揮発し易く、ゲル化反応の抑制効果が薄れる傾向がある。よって脂肪族第1級アルコールの炭素数は大きいほど好ましい。
【0050】
上記100質量部に対する、炭素数14以上の脂肪族第1級アルコールの添加量は0.02〜1.0質量部であることが好ましい。上記脂肪族第1級アルコールの添加量は、より好ましくは0.04〜0.8質量部、更に好ましくは0.06〜0.6質量部である。上記添加量が0.02質量部以上となるようなアルコール添加条件では、共重合樹脂(a)製造時の脱揮工程又はシートの押出時に、ゲル化反応の抑制効果が良好である。一方、上記添加量が1.0質量部以下となるような添加条件では、ゲル化反応の抑制効果を良好に得る一方で、樹脂組成物中の脂肪族第1級アルコールの残存量が多くなりすぎず、樹脂の耐熱性の大きな低下が少なく、また、成形時にモールドデポジットが発生しにくいため好ましい。炭素数14以上の脂肪族第1級アルコールの中でも、凝固点が−10℃以下のイソ型の脂肪族第1級アルコールが特に好ましい。凝固点が−10℃以下である場合、水分、残留モノマー等の低揮発成分除去の目的で高真空にした場合、該アルコールが凝縮器等に析出しにくく、真空度を低下させにくいため好ましい。炭素数14以上の脂肪族第1級アルコールの含有量は、ガスクロマトグラフィーにより測定できる。
【0051】
炭素数14以上の脂肪族第1級アルコールとしては、n−ミリスチン酸アルコール、n−パルミチン酸アルコール、n−ステアリルアルコール等が挙げられる。更に、凝固点−10℃以下のイソ脂肪族第1級アルコールとしては、炭素数14のイソテトラデカノール、炭素数16のイソヘキサデカノール、炭素数18のイソオクタデカノール、炭素数20のイソエイコサノールが挙げられ、例えば、具体的には、7−メチル−2−(3−メチルブチル)−1−オクタノール、5−メチル−2−(1−メチルブチル)−1−オクタノール、5−メチル−2−(3−メチルブチル)−1−オクタノール、2−ヘキシル−1−デカノール、5,7,7−トリメチル−2−(1,3,3−トリメチルブチル)−1−オクタノール、8−メチル−2−(4−メチルヘキシル)−1−デカノール、2−ヘプチル−1−ウンデカノール、2−ヘプチル−4−メチル−1−デカノール、2−(1,5−ジメチルヘキシル)−(5,9−ジメチル)−1−デカノールなどが挙げられる。この中でも、工業的観点から、特に炭素数18のイソオクタデカノールが好ましい。
【0052】
本発明の樹脂組成物には安定剤をさらに含有させてもよい。一般的な安定剤としては、例えば、オクタデシル−3−(3,5−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール等のヒンダートフェノール系酸化防止剤、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト等のリン系加工熱安定剤等を挙げることができる。これらの安定剤は単独で又は2種以上を組み合わせて適宜用いることができる。添加時期については、特に制限はなく、例えば、樹脂の重合工程又は脱揮工程で添加したり、またシート押出機又は発泡押出機で樹脂の押出し時に添加したりすることができる。安定剤の含有量は、樹脂組成物の全質量に対して、例えば、好ましくは0.01〜0.6質量%、より好ましくは0.05〜0.4質量%である。
【0053】
本発明の樹脂組成物は、前記した共重合樹脂(a)85〜99質量%と、前記したMBS樹脂(b)及び/又は共重合樹脂(c)1〜15質量%とから成るものでもよいし、前記した共重合樹脂(a)、MBS樹脂(b)及び/又は共重合樹脂(c)に加えて、ゴム変性スチレン系樹脂(d)、共重合樹脂(e)、及び脂肪族第1級アルコールから選択される1種以上を含有してもよいし、更に追加の樹脂、例えば、一般のポリスチレン、スチレン−ブタジエンのランダム共重合エラストマー、ポリフェニレンエーテル等を含有してもよい。また、例えば、本発明の樹脂組成物は、所望に応じて、通常用いられている添加剤、例えば、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、流動パラフィン等の可塑剤、染料、顔料、各種充填剤等を含有することができる。このような添加剤を含有する樹脂組成物を各種成形に用いることができる。上記添加剤は、共重合樹脂(a)、MBS樹脂(b)及び/又は共重合樹脂(c)の製造時に予め添加されていてもよい。樹脂組成物全質量に対して、共重合樹脂(a)、MBS樹脂(b)及び共重合樹脂(c)の合計含有量は、これら樹脂による前述の効果を良好に得る観点から、好ましくは96質量%以上、より好ましくは97質量%以上、更に好ましくは98質量%以上である。一方、例えば前述で例示したような他の成分による所望の効果を得る観点から、樹脂組成物全質量に対して、共重合樹脂(a)、MBS樹脂(b)及び共重合樹脂(c)の合計含有量は、好ましくは99.8質量%以下、より好ましくは99.5質量%以下、更に好ましくは99.0質量%以下であることができる。
【0054】
[押出シート]
本発明は、上述した本発明の樹脂組成物を用いて形成されて成る押出シートも提供する。押出シートは非発泡及び発泡のいずれでもよい。押出シートの製造方法としては、通常知られている方法を用いることができる。非発泡押出シートの製造方法としては、Tダイを取り付けた短軸又は二軸押出成形機で、一軸延伸機又は二軸延伸機でシートを引き取る装置を用いる方法等を挙げることができ、発泡押出シートの製造方法としては、Tダイ又はサーキュラーダイを備え付けた押出発泡成形機を用いる方法等を挙げることができる。
【0055】
発泡押出シートを形成する場合、押出発泡時の発泡剤及び発泡核剤としては、通常用いられる物質を使用できる。発泡剤としてはブタン、ペンタン、フロン、二酸化炭素、水等を使用することができ、ブタンが好適である。また発泡核剤としてはタルク等を使用できる。
【0056】
発泡押出シートにおいては、厚みは0.5mm〜5.0mmであることが好ましく、見かけ密度は50g/L〜300g/Lであることが好ましく、また坪量は80g/m2〜300g/m2であることが好ましい。また、発泡押出シートは、ポリスチレン樹脂等のスチレン系樹脂、例えば、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリブタジエンなどのゴム成分から成るハイインパクトポリスチレン(耐衝撃性ポリスチレン)等と多層化して用いてもよく、更に該スチレン系樹脂以外の樹脂と多層化して用いてもよい。スチレン系樹脂以外の樹脂としては、ポリプロピレン(PP)樹脂、PP/ポリスチレン(PS)系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。
【0057】
一方、非発泡押出シートにおいては、例えば、厚みは0.1〜1.5mm程度であることが剛性及び熱成形サイクルの観点から好ましい。また、非発泡押出シートは通常の低倍率のロール延伸のみで形成してもよいが、特にロールで1.3倍〜7倍程度延伸した後、テンターで1.3〜7倍程度延伸したシートが強度の面で好ましい。また、非発泡押出シートは、ポリスチレン樹脂等のスチレン系樹脂、例えば、スチレン−ブタジエンブロック共重合体又はポリブタジエンなどのゴム成分から成るハイインパクトポリスチレン等と多層化して用いてもよく、更に該スチレン系樹脂以外の樹脂と多層化して用いてもよい。スチレン系樹脂以外の樹脂としては、PP樹脂、PP/PS系樹脂、PET樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。
【0058】
[成形品]
本発明は、上述した本発明の非発泡押出シート又は発泡押出シートを用いて形成された成形品も提供する。発泡押出シート又はこれを含む多層体を、例えば、真空成形により成形して、トレー等の容器を作製できる。また非発泡押出シートは、例えば、真空成形により成形して、弁当の蓋材又は惣菜等を入れる容器を作製できる。
【実施例】
【0059】
以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における樹脂及び押出シート等は、以下の分析又は測定方法で評価した。なお実施例1〜10のうち実施例1、2、3、6、7、9は参考例である。
【0060】
[共重合樹脂(a)、ゴム変性スチレン系樹脂(d)、及び樹脂組成物の性状]
(1)共重合樹脂(a)のスチレン、メタクリル酸及びメタクリル酸メチルの各々の単量体単位の含有量(質量%)の測定:
プロトン核磁気共鳴(1H−NMR)測定機で測定したスペクトルの積分比から、樹脂組成を定量した。
試料調製:樹脂ペレット30mgをd6−DMSO 0.75mlに60℃で4〜6時間加熱溶解した。
測定機器:日本電子(株)製 JNM ECA−500
測定条件:測定温度 25℃、観測核 1H、積算回数 64回、繰り返し時間 11秒。
(スペクトルの帰属)
ジメチルスルホキシド重溶媒中で測定されたスペクトルの帰属は、0.5〜1.5ppmのピークはメタクリル酸、メタクリル酸メチル及び六員環酸無水物のα−メチル基の水素、1.6〜2.1ppmのピークはポリマー主鎖のメチレン基の水素、3.5ppmのピークはメタクリル酸メチルのカルボン酸エステル(−COOCH3)の水素、12.4ppmのピークはメタクリル酸のカルボン酸の水素である。また、6.5〜7.5ppmのピークはスチレンの芳香族環の水素である。なお、本発明の樹脂は六員環酸無水物の含有量が少ないため、本測定の方法では通常定量化は難しい。
【0061】
(2)ビカット軟化温度(℃)の測定:
ISO 306に準拠して測定した。荷重は49Nとした。
【0062】
(3)重量平均分子量(万)の測定:
試料調製:テトラヒドロフランに樹脂約0.05質量%を溶解させた。
(測定条件)
機器:TOSOH HLC−8220GPC(ゲルパーミエイション・クロマトグラフィー)
カラム :super HZM−H
温度 :40℃
キャリア :THF 0.35ml/min
検出器 :RI、UV:254nm
検量線 :TOSOH製の標準PS使用
【0063】
(4)メルトフローレートの測定:
ISO 1133に準拠して測定した(200℃、荷重49N)。
【0064】
(5)ゴム粒子径の測定:
ゴム粒子径の測定は、超薄切片法による透過型電子顕微鏡写真をとり、写真中の粒子1000個の粒子径を測定して次の式で求めた。
ゴム粒子径=Σni×Di4/Σni×Di3
(ただし、niは粒子径Diを有するゴム粒子の個数である。またDiは粒子の長径と短径の平均値で求めた)
【0065】
(6)トルエン不溶分の膨潤指数の測定:
沈殿管にゴム変性スチレン系樹脂1gを精秤し(この質量をW1とする)、トルエン20ミリリットルを加え23℃で2時間振とう後、遠心分離機((株)日立製作所製himac、CR−20(ローター:R20A2))にて10℃以下、20000rpmで60分間遠心分離した。沈殿管を約45度にゆっくり傾け、上澄み液をデカンテーションして取り除いた。不溶分(これはトルエンを伴った状態である)の質量を精秤し(この質量をW2とする)、引き続き、160℃、3kPa以下の条件で1時間真空乾燥し、デシケータ内で室温まで冷却後、トルエン不溶分の質量を精秤した(この質量をW3とする)。
下記式により、トルエン不溶分の膨潤指数を求めた。
トルエン不溶分の膨潤指数=(W2/W3)
【0066】
(7)トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量比の測定
ゴム変性スチレン系樹脂0.25gをクロロホルム50mlに溶解し、一塩化ヨウ素を加えてゴム成分中の二重結合を反応させた後、ヨウ化カリウムを加え、残存する一塩化ヨウ素をヨウ素に変え、チオ硫酸ナトリウムで逆滴定した(一塩化ヨウ素法)。この方法により、ゴム変性スチレン系樹脂中のゴム含有量(W4:質量%)を測定し、この値から上記(6)におけるゴム変性スチレン系樹脂(W1)中のゴム含有量、即ちトルエン不溶分中のゴム含有量(W5)を次式で求めた:
トルエン不溶分中のゴム含有量(W5)=W1×W4/100
トルエン不溶分中のゴム含有量に対するトルエン不溶分の質量比(トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量)は次式で求めた。
トルエン不溶分/トルエン不溶分中のゴム含有量=W3/W5
【0067】
(8)樹脂組成物を100質量%としたときのスチレン二量体及びスチレン三量体の残存量(質量%)の測定:
試料調製:樹脂組成物2.0gをメチルエチルケトン20mlに溶解後、更に標準物質入りのメタノール5mlを加え溶解した。
(測定条件)
機器 :島津製製作所製ガスクロマトグラフィー GC−17Apf
カラム :DB−1(100%ジメチルポリシロキサン) 30m、
膜厚0.1μm、0.25mmφ
カラム温度 :100℃で2分保持→5℃/分で260℃まで昇温→260℃で5分保持
注入口温度 :200℃
検出器温度 :200℃
キャリアガス :窒素
【0068】
(9)樹脂組成物を100質量%としたときのスチレン単量体の含有量(ppm)の測定:
試料調製 :樹脂組成物1.0gを標準物質入りジメチルホルアミド25mlに溶解させた。
(測定条件)
機器 :島津製製作所製ガスクロマトグラフィー GC−14Bpf
カラム :SUS 3mmφ×3m(パックドカラム)
充填剤 :液相→PEG−20M 25%
担体→Chromosorb W(AW) 60〜80メッシュ
カラム温度 :110℃
注入口温度 :220℃
検出器温度 :220℃
キャリアガス :窒素
【0069】
(10)樹脂組成物中の脂肪族第1級アルコール含有量(質量%)の測定:
試料調製 :樹脂組成物0.5gをメチルエチルケトン20mlに溶解させた。
(測定条件)
機器 :島津製製作所製ガスクロマトグラフィー GC2010
カラム :DB−WAX 30m、0.25mmφ、df=0.5μm
温度 :100℃→5℃/分で130℃まで昇温→10℃/分で180℃まで昇温→180℃で12分保持→20℃/分で220℃まで昇温→220℃で20分保持
【0070】
[射出成形特性及び射出成形物特性]
(11)シャルピー衝撃強さ(kJ/m2)の測定:
ISO 179に準拠して、ノッチ無しで測定した。
(12)曲げ強さ(MPa):
ISO 178に準拠して、測定した。
(13)曲げたわみ(mm):
上記(12)の曲げ強さの測定時に、最大のたわみ量を測定した。
【0071】
(14)金型汚れの判定
150×150×2.5mmの短冊型の金型を使用して、充填5.0秒で射出成形時にショートショットさせた。70ショット終了後、15分間射出成形を停止し、金型を冷却して、成形体先端部に相当する金型面を目視で観察し、金型の汚れを確認しつつ、700ショットまで成形を繰り返した。以下の評価基準で金型汚れを判定した。
◎:700ショットで金型汚れなし。
○:420〜630ショットで金型汚れ発生。
なお、成形は、金型温度20℃、樹脂温度260℃で行なった。また、金型汚れの付着物の成分を前述の手順にてガスクロマトグラフィーで測定したところ、スチレン二量体及びスチレン三量体が大部分で、樹脂に練り込んだアルコールが僅かに含まれていた。
【0072】
[非発泡押出特性及び非発泡押出物特性]
(15)非発泡シートインパクト強度(kg・cm)の測定:
所定の条件で作製した0.1mm厚の延伸シートにつき、東洋精機社製のフィルムインパクトテスター(A121807502)でインパクト強度を測定した。
【0073】
(16)非発泡押出シートの耐熱性:
所定の条件で作製した0.1mm厚の延伸シートにつき、105℃のシリコーン油のバスに30分間浸漬させた時のシート押出方向の5倍延伸の収縮率を測定し、以下の評価基準で判定した。収縮率3%未満が実用上好ましい。
◎:収縮率3%未満
○:収縮率3%以上6%未満
×:収縮率6%以上
【0074】
(17)非発泡押出シートの外観判定:
所定の条件で作製した0.1mm厚の延伸シートから8cm×20cmの大きさのシートを3枚切り出し、シート3枚の表面において(長径+短径)/2の平均径が1mm以上の異物であるゲル物の個数を数え、以下の評価基準で外観を判定した。
◎:ゲル物の個数が2点以下
○:ゲル物の個数が3〜5点
×:ゲル物の個数が6点以上
【0075】
(18)ダイス出口の臭気判定
シート押出時に、ダイス出口の臭気を確認し、以下の評価基準でダイス出口の臭気を判定した。
◎:臭いを殆ど感じない
○:臭いをわずかに感じた
【0076】
[発泡押出物特性]
(19)発泡シートのインパクト強度(kg・cm)の測定:
所定の条件で作製した発泡シートにつき、東洋精機社製のフィルムインパクトテスター(A121807502)でインパクト強度を測定した。
【0077】
[共重合樹脂(a)の製造]
[樹脂B]
スチレン71.0質量部、メタクリル酸7.5質量部、メタクリル酸メチル6.5質量部、エチルベンゼン15.0質量部、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.025質量部から成る重合原料組成液を、1.1リットル/時の速度で、容量が4リットルの完全混合型反応器に、次いで、2リットルの層流型反応器から成る重合装置に、次いで、未反応モノマー、重合溶媒等の揮発分を除去する単軸押出機を連結した脱揮装置に、連続的に順次供給し、樹脂を調製した。重合工程における重合反応条件は、完全混合反応器は重合温度125℃、層流型反応器は重合温度120〜142℃とした。脱揮された未反応ガスは−5℃の冷媒を通した凝縮器で凝縮し、未反応液として回収した。最終重合液中のポリマー分は、重合液を215℃、2.5kPaの減圧下で30分間乾燥後、式[(乾燥後の試料質量/乾燥前の試料質量)×100%]により測定したところ、65.3質量%であり、重量平均分子量は211,000(21.1万)であった。得られた樹脂の組成比、特性等を表1に示す。
【0078】
[樹脂A、樹脂C〜D]
表1に示す樹脂の性状になるように組成や重合温度条件等を調整し、樹脂Bと同様の方法で共重合樹脂(a)を得た。
【0079】
【表1】
【0080】
[MBS樹脂(b)]
ブタジエン単量体単位からなるゴム状粒子にメタクリル酸メチル単量体単位とスチレン単量体単位と少量のアクリル酸ブチルの共重合体とがグラフトしてなるMBS樹脂(b)として、三菱レイヨン社製のメタブレンC−223A(ブタジエン単量体単位含有量:70質量%、メタクリル酸メチル単量体単位とスチレン単量体単位の合計含有量:29質量%、メタクリル酸メチル単量体/スチレン単量体の組成比=1/1、アクリル酸ブチル単量体単位:1%)を用いた。
【0081】
[共重合樹脂(c)]
マレイン化スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体である共重合樹脂(c)として、旭化成ケミカルズ社製のタフテックM1913(スチレン単量体単位含有量30質量%)を用いた。
【0082】
[ゴム変性スチレン系樹脂(d)の製造]
[樹脂E]
攪拌機を備えた層流型反応器3基(1.5リットル)を直列に連結し、その後に二段ベント付き押出機を配置した重合装置を用いて、ゴム変性スチレン系樹脂を製造した。撹拌機付き原料タンクにスチレン82質量部、エチルベンゼン12質量部、ゴム成分として旭化成ケミカルズ社製ジエン55を6.7質量部、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.02質量部を投入、撹拌機でゴム成分を溶解後、この原料溶液を反応器に0.75リットル/hrの容量で供給し、第1段の反応機の温度を110〜120℃、第2段の反応機の温度を120〜130℃、第3段の反応機の温度140〜150℃で重合を行った。また押出機温度は210〜240℃、真空度は3kPa、最終反応器から出た重合液中の全固形分は77.9質量%であった。ゴム粒子径は第1段層流型反応機の撹拌機の回転数を115rpmに調整することで制御した。得られた樹脂の組成、特性を表3に示す。
【0083】
[樹脂F〜H]
表2に示す樹脂の性状になるように条件を調整し、樹脂Eと同様の方法でゴム変性スチレン系樹脂(d)を得た。なお、表2に示すゴム粒子径を得るために、樹脂G及び樹脂Hでは第1段層流型反応機の撹拌機の回転数をそれぞれ250rpm、30rpmに調整した。
【0084】
【表2】
【0085】
[共重合樹脂(e)]
メタクリル酸メチル単量体単位とアクリル酸ブチル単量体単位との共重合体である共重合樹脂(e)として、三菱レイヨン社製のメタブレンP−531A(重量平均分子量:4,500,000)を用いた。
【0086】
[実施例1]
以下の表3に示すように、共重合樹脂(a)としての樹脂Aの93質量%に対し、MBS(b)を7質量%の割合に混ぜ、更にイソ脂肪族第1級アルコールを添加した後、二軸押出機で押出して樹脂ペレットを作製した。以下の表3に示す樹脂組成物中のアルコール含有量(質量%)はガスクロマトグラフィーで定量した値である。なお、以下の表3中のMBS樹脂(b)としては三菱レイヨン社製の製品(メタブレンC−223A)、及びイソ脂肪族第1級アルコールとしては日産化学社製の製品(ファインオキソコール180、凝固点:−30℃以下)を用いた。
【0087】
得られた樹脂ペレットを用いて、非発泡押出物(非発泡押出シート)と発泡押出物(発泡押出シート、及び成形品としてトレー容器)とを作製し物性等を評価した。非発泡押出シートについては、創研社製の25mmφ単軸シート押出機を用いて、樹脂溶融ゾーンの温度を220〜230℃とし、厚み約0.7mmのシートを作製、更にこのシートを東洋精機社製の二軸延伸装置EX6−S1で140℃、10分加熱後、シートの押出方向に5倍、シートの押出の直角方向に1.5倍延伸して約0.1mmのシートを作製した。発泡押出シートは、圧縮成形で作製した厚み約0.18mmのシートにオートクレーブ中で液化炭酸ガスを10mPaで30分間含浸させ、その後117℃に加熱、加熱時間を適宜調整し、約10倍の発泡体シートを作製した。得られた非発泡押出物及び発泡押出物の性状及び物性の評価結果を、それぞれ、以下の表3に示す。
【0088】
[実施例2〜10]
以下の表3に示す割合で共重合樹脂(a)とMBS(b)及び/又は共重合樹脂(c)と必要に応じてゴム変性スチレン系樹脂(d)及び共重合樹脂(e)を混ぜ、更にイソ脂肪族第1級アルコールを添加した後、二軸押出機で押出して樹脂ペレットを作製し、実施例1と同様に、非発泡押出物及び発泡押出物を作製し、それらの性状及び物性を評価した。評価結果を以下の表3に示す。なお、実施例1とのビカット軟化温度の差の分だけ、シートの延伸温度、及び液化炭酸ガス含有のシートの発泡温度を増減した。
【0089】
[比較例1]
共重合樹脂(a)として樹脂Aを100質量%用い、MBS(b)を無添加にした以外は実施例1と同様に実施し、非発泡押出物及び発泡押出物を調製した。得られたものの性状及び物性の評価結果を以下の表3に示す。比較例1ではMBS樹脂(b)を無添加にしたことで、実施例1に比較して、シャルピー衝撃強さ、非発泡シート及び発泡シートのインパクト強度などの機械的強度が劣るものとなった。
【0090】
[比較例2]
共重合樹脂(a)としての樹脂Dの93質量%と、MBS樹脂(b)の7質量%とを混ぜたことを除いて実施例1と同様に実施し、非発泡押出物及び発泡押出物を調製した。得られたものの性状及び物性の評価結果を以下の表3に示す。比較例2では共重合樹脂(a)を樹脂Bから樹脂Dに変更し、メタクリル酸含有量の多い樹脂を使用した。実施例1に比較して、非発泡シートの外観が劣るものとなった。
【0091】
[比較例3]
共重合樹脂(a)としての樹脂Aの83質量%と、MBS樹脂(b)の17質量%とを混ぜたことを除いて実施例1と同様に実施し、非発泡押出物及び発泡押出物を調製した。得られたものの性状及び物性の評価結果を以下の表3に示す。比較例3ではMBS樹脂(b)の添加量を7質量%から17質量%に増量した。実施例1に比較して、ビカット軟化温度が108℃から102℃に低下し、非発泡シートの耐熱性、更には外観が劣るものとなった。
【0092】
[比較例4]
共重合樹脂(a)としての樹脂Bの84質量%と、共重合樹脂(c)の16質量%とを混ぜたことを除いて実施例6と同様に実施し、非発泡押出物及び発泡押出物を調製した。得られたものの性状及び物性の評価結果を以下の表3に示す。比較例4ではMBS樹脂(b)の添加量を6質量%から16質量%に増量した。実施例6に比較して、非発泡シートの外観、更には発泡シートのインパクト強度が劣るものとなった。
【0093】
【表3】
【産業上の利用可能性】
【0094】
本発明の耐熱スチレン系樹脂組成物を用いた、非発泡及び発泡の押出板、押出シート、更にはこれらの二次加工による食品容器、包装材等の成形品は、耐熱性、機械的強度、外観、及び成形性に優れている。更に、本発明の耐熱スチレン系樹脂組成物は、射出成形等による成形品の原材料として、電気製品部品、玩具、雑貨、日用品及び各種工業部品等の用途にも幅広く使用可能であり、産業界に果たす役割は大きい。